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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Formmessgeräte, die
die Ebenheit eines auf Zug beanspruchten Metallbandes messen, während das
Band über
die Rolle des Formmessgerätes
läuft.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es
ist im Fachgebiet allgemein bekannt, dass die beste und wahrscheinlich
die einzige praktische Möglichkeit
die Ebenheit eines Bandes zu messen, während es von einem Bandwalzwerk
gewalzt wird, bei dem das einlaufende und das auslaufende Band auf
Zug beansprucht werden, darin besteht, die Spannungsverteilung über die
Breite des Bandes zu messen, während
es aus dem Walzwerk kommt und zu einer Haspel oder Aufwickelspule
oder zu irgendeinem sonstigen nachgeschalteten Arbeitsgang fortbewegt
wird.
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Im
Allgemeinen würde
ein Band, das eine gleichmäßige Spannungsverteilung
hat, auf einem horizontalen Tisch eben aufliegen, wenn es anschließend von
der Haspel abgewickelt und bei nicht mehr vorhandener Zugbelastung
abgelegt würde.
Ein Band, dass keine gleichmäßige Spannungsverteilung
hätte,
würde im
Allgemeinen nicht eben aufliegen, sondern würde ersichtliche Wellen- oder
gekrümmte
Abschnitte aufweisen, und zwar entsprechend den Zonen des Bandes,
die bei der geringsten Zugbelastung gewalzt wurden.
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Ein
frühzeitiges
Form- oder Ebenheitsmessgerät
wurde im GB-Patent 1,160,112 und entsprechenden US-Patent 3,499,306
von Pearson offenbart. Das Pearson-Gerät von 1 von '112 hatte keinen
kommerziellen Erfolg, aber das in 7 von '112 dargestellte
Pearson-Gerät
bzw. das Pearson '306-Patent
schon. Dieses und das auf der 3 von Pearson '306 dargestellte
Gerät wurde
durch Erfassung der Spannungsverteilung im Werkstoff betrieben,
indem dieser über
eine Messrolle lief.
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Die
Messrolle von Pearson '306
besteht aus einer mittigen feststehenden („festen") Welle und einer Reihe von Lagern,
die konzentrisch um die Welle herum angebracht sind. Diese Lager
werden über
die gesamte Breite des Bandwerkstoffes nebeneinander angeordnet.
Jeder Lagerort ist mit einem Messumformer versehen, um die Radialkraft
am Lager zu messen, die ein Maß für die Spannung
in diesem Abschnitt des Werkstoffes darstellt, der über das
Lager läuft.
Beim Pearson-Gerät
in 7 von '306 wurden Fluidfilmlager verwendet
und Druckmessumformer dienen zur Messung des Fluiddruckes, der ein
Maß für die Radialkraft
ist. Beim Gerät
in 3 von '306 wurden
Rollenlager verwendet, wobei ein flexibler Teil an jedem Lagerinnenring
in der Belastungszone des Lagers vorhanden war. Ein Verschiebungsmessumformer
wurde benutzt, um die Durchbiegung dieses flexiblen Teils zu messen,
da diese Durchbiegung ein Maß für die Radialkraft
ist.
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Ein
weiteres feststehendes Wellen-Formmessgerät wird im Patent (
US 3,557,614 ) von Muhlberg offenbart,
das mit dem Konzept der Ausführungsform
von
3 des Pearson-Patentes '306 vergleichbar ist (aber zusätzliche
Merkmale aufweist). Die wesentlichen Merkmale beim Patent von Muhlberg
sind eine Reihe von Lagern, die auf einer gemeinsamen Welle montiert
sind, wobei eine passende Abdeckung für die Lager und ein Kraftmessumformer
unter einigen von diesen Lagern oder allen vorhanden ist, um die
Radialkraft zu messen, die an diesen Lagern als Folge des sich unter
Zugbelastung um die Rolle wickelnden Bandes entsteht.
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Ein
wieder anderes Formmessgerät
mit feststehender Welle wird im Patent von Flinth (
US 3,413,846 ) offenbart. Flinth benutzte
eine Formmessgeräterolle
als Andrückwalze
(darunter wird im Fachgebiet normalerweise eine Walze verstanden,
die zwischen einem Werk und einer Haspel angeordnet ist und dazu
verwendet wird, eine gleich bleibende Walzbahnebene durch das Werk
aufrechtzuerhalten, während
der Coil-Durchmesser vergrößert (Haspeln) oder
verringert (Abhaspeln) wird. Die Andrückwalze bestand aus einer mittigen,
feststehenden Welle, einem auf der Welle drehbar montierten Außenmantel und
einer Anzahl von Druckerfassungsmitteln, die angeordnet wurden,
um durch den Druck zwischen dem Außenmantel und der Welle beeinflusst
zu werden.
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Alle
handelsüblichen
Formmessgeräte
arbeiten in der Weise, dass eine Rolle bereitgestellt wird, um die
das Band auf seinem Weg vom Walzwerk zum anschließenden Arbeitsgang
läuft.
Das Band umschlingt die Rolle gewöhnlich mit einem Winkel im Bereich
von 5° bis
90°. Bei
einigen Anwendungen kann dieser Winkel fest eingestellt werden.
Bei anderen Anwendungen, beispielsweise wenn die Rolle als die einzige
Lenkrolle (manchmal als Andrückwalze bezeichnet)
zwischen einem Walzwerk und einer Haspel eingesetzt wird, variiert
der Umschlingungswinkel, da das Coil, in dem Maße seinen Durchmesser vergrößert, wie
der Walzvorgang fortschreitet und mehr Band zum Coil hinzugefügt wird.
In allen Fällen entsteht
eine Radialkraft an der Rolle als Folge dessen, dass das auf Zug
beanspruchte Band die Rolle umschlingt und die Arbeitsweise der
Formmessgeräte
basiert darauf dass sie die Verteilung dieser Kraft über die
Stirnseite der Rolle messen, wobei dies ein Maß für die Spannungsverteilung über die
Breite des Bandes ist.
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Bei
diesen konventionellen Formmessgeräten wird die Kraftverteilung
durch eine Reihe von Messumformern gemessen, die in diese Rolle
eingebaut und gewöhnlich
mit festen Zwischenräumen
im Bereich von 20–60
mm quer über
die Stirnseite der Rolle angeordnet sind. Weil die Spannung an den Bandkanten
sehr kritisch ist – da
eine übermäßige Spannung
an den Kanten zu Bandrissen führen kann,
insbesondere wenn die Bandkanten geknickt oder sonst wie beschädigt sind – benutzen
einige Formmessgeräte
kleinere Intervalle oder Abstände
in Bereichen der Rolle, die sich dichter bei den Bandkanten befinden
als in Bereichen, die sich nahe bei der Mitte des Bandes befinden.
Der Teil der Rolle, der einem einzelnen Messumformer entspricht,
ist als Messzone bekannt, und jeder Messumformer misst die Radialkraft,
die durch den Teil des Bandes, der um die entsprechende Zone der
Rolle läuft,
erzeugt wird.
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Im
Prinzip gibt es zwei Typen von Formmessgeräten, die von der obigen Beschreibung
abgedeckt werden. Der erste Typ verwendet eine einzige Rolle, die
in Lager eingebaut ist. Es werden Messumformer in die Rolle eingebaut,
die bearbeitet wird, um Hohlräume
bereitzustellen, in denen die Messumformer eingepasst werden können. Jede
Messzone und somit jeder Messumformer ist mit einem dünnen Stahlring
umgeben, der selbst wiederum in einen Elastomerwerkstoff eingebettet
sein kann. Die gesamte Rolle besteht aus einem Körper, der lang genug ist, um
die maximale Breite des zu walzenden Bandes abzudecken, und einem
integrierten Zapfen an jedem Ende des Körpers. Jeder Zapfen ist in
Festgehäusen
gelagert. Die Messumformer drehen sich alle mit der Rolle und sind
deshalb nur während
eines kleinen Teils von jeder Umdrehung der Rolle der Belastung
ausgesetzt. Wenn der Umschlingungswinkel des Bandes beispielsweise
30 Grad beträgt,
werden die Messumformer nur während
des Bogenteils von 30 Grad pro Umdrehung belastet und werden während der
restlichen 330 Grad entlastet.
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Um
elektrische Lastsignale von den Messumformern (die sich drehen)
zu erhalten, ist es erforderlich, Schleifringe oder sonstige Vorrichtungen,
wie z. B. induktive oder optische Mehrkanalaufnehmer oder FM-Funkverbindungen,
bereitzustellen, um diese Signale zu einem Computer oder sonstigen
Anzeigegerät
zu übertragen,
der bzw. das an einem festen Ort positioniert ist. Da mehrere Messumformer
vorhanden sind, werden deren Signale normalerweise abgetastet und
in einem der Belastung entsprechenden Gesamtsignal kombiniert, wodurch
mehrere analoge oder digitale Komparatoren benötigt werden, um das momentan
aktive Signal (d. h. das Signal mit dem größten Wert) zu wählen.
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Der
zweite Formmessgerätetyp
verwendet eine feststehende (nichtdrehende) Welle, die die Breite
des Bandes überspannt
und in feststehenden Lagerböcken
gelagert ist. Ein separates Lager ist auf dieser Welle an jeder
Messzone montiert und an der Außenseite
dieses Lagers ist ein einfacher Stahlring oder ein Stahlring mit
Elastomermantel montiert, der die Gesamtbreite der Zone abdeckt.
Auf der Innenseite eines jeden Lagers ist ein befestigter Messumformer
in die Welle eingebaut, wobei dieser Messumformer die Radialkraft
am Lager misst. Das Ausgangssignal eines jeden Messumformers kann über eine
Leitung direkt zu einem ortsfesten externen Computer oder sonstigen
Anzeigegerät
geführt
werden, die gewöhnlich
durch ein dafür
vorgesehenes Axialloch verlegt wird, das durch die Welle hindurchgeht.
Die Messumformer werden während
der vollständigen
360°-Drehung
der Rolle belastet. Das Formmessgerät des Patents
US 5,537,878 sowie jene der Patente
Pearson '306 (
7), Muhlberg '614 und Flinth '846 sind beispielsweise alle vom Typ der
feststehenden Welle.
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Jeder
der obigen Formmessgerätetypen
hat seine Vorteile. Der erste Typ (mit drehender Welle) hat den
Vorteil, dass der Wellendurchmesser effektiv der Gesamtdurchmesser
der Rolle ist und dieser deshalb eine größere Steifigkeit und geringere
Wellenspannung und -durchbiegung als der zweite Typ aufweist. Der
zweite Typ (mit feststehender Welle) hat den Vorteil, dass keine
Schleifringe erforderlich sind und dass das Ausgangssignal stetig
ist und nicht abgetastet werden muss. Die größere Wellendurchbiegung wirkt
sich nicht signifikant aus, wenn die Zugbelastungen nicht zu hoch
sind, die Umschlingungswinkel nicht zu groß sind oder die Rollen-Stirnseitenlänge nicht
zu lang ist. Die Durchbiegung lässt
sich auch durch die Verwendung von Lagern mit einer sehr kleinen
Querschnittshöhe,
wie z. B. Luftfilm- oder Ölfilmlagern,
oder durch Vergrößern des
Rollendurchmessers verringern.
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Alle
obigen Formmessgerätetypen
sind sehr teuer, weil sie alle eine Mannigfaltigkeit von sehr genau
bearbeiteten, auf einer mittigen Welle zu montierenden Hülsenringe
erfordern und der Durchmesser der mittigen Welle groß sein muss,
um sicherzustellen, dass die Wirkung der Wellendurchbiegung die Ebenheitsmessung
nicht ungenau macht.
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Im
Allgemeinen liegt der Rollendurchmesser der im Handel erhältlichen
Formmessgeräte
im Bereich von 313–406
mm (12,3–16
in.), wobei ein Formmessgerät
eine Rolle mit einer so kleinen Abmessung von 150 mm (5,9 in.) aufweist,
die nur für
Aluminiumband (wo die Spannungen sehr gering sind) erhältlich ist,
und zwar auf der Grundlage des Gerätes von 7 des
Pearson-Patentes '306.
Dieses Formmessgerät
ist beträchtlich
billiger als die mit größeren Rollen,
aber für
viele Werke immer noch zu teuer.
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Es
ist bemerkenswert, dass im Allgemeinen nur die größten Kaltwalzwerke
mit Formmessgeräten ausgestattet
sind, obwohl die Betreiber der kleineren Werke sie ebenfalls haben
möchten.
Dieser Umstand ist vorrangig durch die Kosten bedingt. Für ein kleines
Werk können
die Kosten von einigen der obigen Formmessgerätetypen die Kosten des gesamten elektrischen
Antriebssystems erreichen und sind so untragbar.
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In
US-A-4 332 154 wird ein Formmessgerät gemäß des Oberbegriffes von Anspruch
1 offenbart. In GB-A-2 181 852 wird eine Lenkrolle offenbart, die aus
einer Reihe von Ringen besteht, die auf nachgiebigen Ringrädern auf
einer mittigen Welle montiert sind, so dass die auf jeden Ring aufgebrachte
Radialkraft in eine zu messende Verschiebung umgesetzt wird.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Formmessgerät nach Anspruch 1 bereit.
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Mit
der vorliegenden Erfindung können
in die Formmessgeräte
Rollen eingebaut werden, die hinsichtlich des Durchmessers viel
kleiner sind als dies bei Formmessgeräten nach dem bisherigen Stand der
Technik der Fall ist. Dies verringert nicht nur das Gewicht und
die Kosten, sondern ermöglicht
auch, dass das Formmessgerät
der vorliegenden Erfindung in Räume
eingepasst wird, die den Einbau auf einer großen Anzahl von Kaltwalzwerken
gestatten, bei denen kein ausreichender Platz für Formmessgeräte nach
dem Stand der Technik vorhanden ist.
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Die
Erfindung wird jetzt beispielhaft beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
beiliegenden Zeichnungen, die in die Patentanmeldung eingearbeitet
und Bestandteil von ihr sind, veranschaulichen mehrere Aspekte der
vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung
dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen ist:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Formmessgerätes, das gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgeführt
und auf einem Walzwerk installiert ist, wobei das Formmessgerät in einem
Teilschnitt dargestellt ist.
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2 ein
Teilquerschnitt mit Ausbrüchen des
Formmessgerätes
von 1.
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3 der
in 1 dargestellte Schnitt.
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4 eine
Teildraufsicht des Formmessgerätes
von 1, wobei die flexiblen Elastomerbänder weggelassen
wurden.
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Es
wird jetzt im Detail auf die vorliegende bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung Bezug genommen, von der ein Beispiel in den beiliegenden Zeichnungen
veranschaulicht ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Jetzt
wird auf die Zeichnungen im Detail Bezug genommen, wobei ähnliche
Bezugszeichen zur Angabe der gleichen Elemente in den gesamten Darstellungen
dienen. In 1 ist das Band 10,
das sich auf einem normalerweise horizontalen Weg zwischen einem
Kaltbandwalzwerk mit den Arbeitswalzen 7a und 7b und
der benachbarten Andrückwalze
(Lenkrolle) 8 fortbewegt, und die Baugruppe der vorliegenden
Erfindung dargestellt, die in einer vertikalen Ebene quer zur Bandlaufrichtung
so angehoben ist, dass die segmentierte Rolle 9 das Band
von seinem normalen Weg so lange nach oben ablenkt, bis ein Umschlingungswinkel θ des Bandes über die
segmentierte Rolle 9 erreicht wurde. θ würde normalerweise im Bereich
von 1 bis 10 Grad liegen, der Winkel hängt vom Grad der Spannung im
Band und der gewünschten,
zu erzeugenden Vertikalkraft an den Kraftmesszellen 16 ab.
Im Prinzip sollte diese Vertikalkraft möglichst klein gehalten werden,
um die Möglichkeit
der Markierung der Bandoberfläche
durch die segmentierte Rolle 9 zu minimieren.
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Wie
in 2 dargestellt, besteht die segmentierte Rolle 9 aus
einer Reihe von axial ausgerichteten bzw. koaxialen Messringen 11,
die jeweils mit Hilfe der rückstellfähigen Elemente 64 konzentrisch
um eine mittige Welle 60 angebracht sind. Die Messringe 11 überspannen
die Gesamtbreite des Bandes 10 und die segmentierte Rolle 9 wird
durch die Stahlabschlussringe 62 abgeschlossen. Die mittige
Welle 60 ist an Axiallager 61 in den Gehäusen 23 montiert,
und zwar an jedem Ende der Welle.
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Die
Messringe 11 können
je nach Anwendung aus Stahl, Bronze, Nylon, Polyurethan oder einem
sonstigen geeigneten Werkstoff hergestellt werden. Stahl hat, insbesondere
wenn er gehärtet
ist, den Vorteil der Robustheit und hohen Verschleißfestigkeit,
aber den Nachteil, dass er mit höherer
Wahrscheinlichkeit die Oberfläche
des Bandes markiert, wenn es darüber
läuft.
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Die
Welle 60 umfasst eine Vielzahl von Ringnuten 60a,
die in Paaren gruppiert und den jeweiligen Messringen 11 zugeordnet
sind. Die Messringe 11 umfassen jeweils ein Paar von Ringnuten 11a,
die einem Paar von Ringnuten 60a entsprechen. In jede Ringnut 11a und
Ringnut 60a greift ein jeweiliges rückstellfähiges Element 64 ein,
das bei der dargestellten Ausführungsform
ringförmig
und um die Welle 60 herum angeordnet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform
handelt es sich bei den rückstellfähigen Elementen 64 um
geneigte Schraubenfedern (canted coil springs), die auch als Radialfedern
bekannt sind und von der Bal-Seal Engineering Corp., Foothill Ranch,
Kalifornien (USA) hergestellt werden. Der Neigungswinkel der Schraubenfedern ändert sich
mit dem Grad der Vorspannung.
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Die
rückstellfähigen Elemente 64 und
die mittige Welle 60 wirken zusammen, um die Messringe 11 axial
auf der Welle 60 so anzuordnen, dass die Messringe 11 in
einem Abstand voneinander mit den jeweiligen dazwischen befindlichen
Spalten angeordnet sind. Folglich ist die Tiefe der Ringnuten 11a und 60a so
bemessen, dass die rückstellfähigen Elemente 64 und
die Welle 60 die gewünschte
Funktionalität bereitstellen
können.
Die rückstellfähigen Elemente 64,
die als Ringe mit ringförmigem
Querschnitt eingebaut sind, sind radial vorgespannt und stellen
eine Steifigkeit in der Axialrichtung bereit, um die Messringe 11 axial
zu positionieren und jeglichen an den Messringen 11 aufgetretenen
Axialdruck auf die Welle 60 zu übertragen, sind aber dennoch
ausreichend nachgiebig in der Radialrichtung, um nicht irgendeine signifikante
Radialkraft zwischen den Messringen 11 und der Welle 60 zu übertragen,
wobei die Stützrollen 12,
wie nachstehend beschrieben, die hauptsächliche Abstützung für die Messringe 11 bereitstellen. Bei
einer solchen Bauart können
die Messringe 11 unabhängig
voneinander funktionieren, trotzdem wird aber ein ausreichendes
Drehmoment zwischen der Welle 60 und den Messringen 11 durch
die rückstellfähigen Elemente 64 übertragen,
um jeden der Messringe 11 anzutreiben, die mit dem Band 10 nicht in
Kontakt oder nur in teilweisem Kontakt sind (beispielsweise jene
Ringe, die sich hinter den Kanten des Bandes 10 befinden,
wenn das Band schmal ist).
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Obwohl
bei der abgebildeten Ausführungsform
ringförmige
Nuten und ringförmige
rückstellfähige Elemente
dargestellt sind, können
auch andere Nuten eingesetzt werden. Zum Beispiel könnten Axialnuten
in die Welle 60 oder in die Innenfläche der Messringe 11 geformt
werden, oder sogar beide Möglichkeiten
zur Anwendung kommen. Es könnte ein
rückstellfähiges Band,
dessen Form zu solchen Axialnuten komplementär ist, in denselben angeordnet
werden. Wenn Axialnuten sowohl in der Welle als auch in der Innenfläche der
Messringe 11 vorhanden wären, würde das rückstellfähige Band sowohl in die Wellennuten
als auch in die Messringnuten eingreifen. Wenn die Axialnuten entweder
nur in der Welle 60 oder in den Messringen 11 vorhanden
wären,
würde ein
solches Messband entweder in die jeweiligen Innenflächen der
Messringe 11 oder in die Außenfläche der Welle 60 eingreifen.
Bei einer solchen Ausführungsform
könnte
entweder ein einziges rückstellfähiges Band
oder eine Vielzahl von einzelnen rückstellfähigen Bändern gleich der Länge der
Axialnut in der Welle 60 sein, das bzw. die in einer einzigen
Axialnut der Welle angeordnet ist oder in diese eingreift. Wenn
nur Axialnuten in den Messringen 11 vorhanden sind, könnte die
Länge des
rückstellfähigen Bandes
gleich der Länge
der Messringe 11 sein. Unabhängig von der Anordnung, durch
welche die Messringe 11 mit der Welle 60 zusammenwirken,
um die gewünschten
Ergebnisse und Funktionen zu erreichen, besteht weiterhin die Notwendigkeit,
die Messringe 11 axial zu positionieren. Jede geeignete
Bauart lässt
sich einsetzen, z. B. auch eine mit reibungsarmen Distanzstücken. Reibungsarme
Ringscheiben wie Distanzstücke
könnten
sogar vorstehende Stegteile umfassen, die axial verlaufen und deren
Form komplementär
zu den Nuten ist, die entweder nur in der Welle 60 oder
in den Messringen 11 oder in beiden vorhanden sind und
so als rückstellfähige Elemente
wirken und die gleiche Funktion bereitstellen. Solche Stegteile
könnten
im Querschnitt kreisförmig sein
und sich über
die Gesamtbreite oder nur einen Teil der Breite der Messringe 11 erstrecken.
Es ist ggf. sogar möglich,
den Spalt zwischen den Messringen 11, beispielsweise durch
Bereitstellung eines reibungsarmen verschleißfesten Überzugs an den Enden der Messringe 11 entfallen
zu lassen, solange sichergestellt ist, dass der unabhängige Betrieb,
wie er hier beschrieben ist, erhalten bleibt.
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Wie
bei den Formmessgeräten
nach dem Stand der Technik, besteht das Ziel der Erfindung darin,
die Querverteilung der Spannung im Band zu messen, das über die
segmentierte Rolle 9 läuft.
Dieses Ziel wird, wie in 3 dargestellt, dadurch erreicht,
dass jeder Messring 11 an einem Paar Stützrollen 12 und 12a,
wie z. B. reibungsarmen Vorrichtungen, die als Laufrollenlager bekannt
sind, abgestützt
wird, die konstruiert wurden, um einer Punkt- oder Linienlast an
ihrem Außenring
standzuhalten. Jedes Paar Stützrollen
wird durch einen jeweiligen Kraftsensor bzw. eine jeweilige Kraftmesszelle, 16, gehalten
und ist auf den jeweiligen Stützwellen 13 gelagert,
wobei jede Welle auf dem Träger 14 angebracht
ist und jeder Träger 14 auf
einer jeweiligen Kraftmesszelle 16 montiert ist, die mit
Hilfe einer Kopfschraube 15 befestigt ist.
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Wie
dargestellt, sind die Träger 14 im
Allgemeinen U-förmig
und umfassen eine Basis mit zwei in einem Abstand voneinander angeordneten
Schenkeln, die sich von derselben aus erstrecken. Jeder Schenkel
weist ein Loch auf, die ein Ende einer jeweiligen Stützwelle 13 aufnimmt.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
sind die Wellen 13 feststehend (drehen sich nicht) und jede
Stützrolle 12, 12a weist
einen Außenteil
auf, der sich gegenüber
einem Innenteil drehen lässt.
Innerhalb der Lehre der vorliegenden Erfindung sind weitere Anordnungen,
bei denen sich die Wellen 13 drehen lassen, möglich, solange
sichergestellt ist, dass die Messringe 11 so abgestützt werden,
dass sie sich drehen können,
ohne dass die Messung des Bandes 10 beeinträchtigt wird.
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Bei
den Kraftmesszellen handelt es sich um im Handel erhältliche
Typen von solchen Firmen wie Sensotec Inc., Interface Inc. und Revere
Inc. und diese sind mit denen vergleichbar, die im Fachgebiet als „S-Typ"-Kraftmesszellen
bekannt sind. Sie enthalten Widerstandsdehnungsmesselemente zur
Kraftmessung.
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Die
Kraftmesszellen 16 sind auf einem Querträger bzw.
einem Tragelement, 18, einstellbar montiert, der bzw. das
sich über
die Gesamtbreite des Bandes erstreckt und alle Kraftmesszellen 16 trägt. Jede
Kraftmesszelle hat eine zugeordnete Einstellvorrichtung, die dafür ausgelegt
ist, die jeweilige Kraftmesszelle 16 gegenüber dem
Tragelement 18 so zu verschieben, dass sich die jeweiligen
Positionen der Stützrollen 12 einstellen
lassen. Die Positionen der Messringe 11 sind dadurch sowohl
in vertikaler als auch horizontaler Radialrichtung einzeln einstellbar.
Die zugeordnete Einstellvorrichtung kann eine der zahlreichen Anordnungen
nutzen, die die erforderliche Abstützung und Einstellbarkeit der
Kraftmesszellen 16, Stützrollen 12 und
Messringe 11 bereitstellt. Bei der dargestellten Ausführungsform
umfasst die Einstellvorrichtung einen entsprechenden Keil 17,
der unter einer zugeordneten Kraftmesszelle 16 angeordnet
ist, die sich unter Verwendung der Einstellschrauben 45,
die in die Gewindelöcher
in den Säulen 43 und 43a geschraubt
sind, einstellen und hinsichtlich der Position festklemmen lässt, wobei
die Säulen
mit Hilfe der Stellschrauben 90 in Löchern in den Querträgern 18 befestigt
sind. Dies stellt eine vertikale Einstellvorrichtung für jeden
Messring 11 bereit. Es werden zusätzliche Stellschrauben 44, die
in die Säulen 43 und 43a eingeschraubt
sind, eingesetzt, um die horizontale Position der Kraftmesszelle 16 einzustellen
und durch Klemmen zu fixieren, wodurch eine horizontale Einstellvorrichtung
für jeden
Ring vorliegt. Wegen der Maßabweichungen
bei den verschiedenen Teilen ist eine solche Einstellvorrichtung
erforderlich, um sicherzustellen, dass alle Messringe 11,
wenn sie auf den Stützrollen 12 und 12a aufliegen,
auf einer gemeinsamen Achse liegen, so dass die Baugruppe gegenüber dem
Band als eine gerade Rolle erscheint und somit das Band über seine
Gesamtbreite hinweg gleichmäßig unterstützt.
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Nach
der Einstellung werden die Schrauben 46 verwendet, um jede
Kraftmesszelle 16 sowie deren Stützkeil 17 fest auf
den Querträger 18 zu
klemmen.
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3 zeigt
den Rahmen 50, der aus hohlen Querträgern 18 besteht, die
mit den Schrauben 52 an die Endblöcke 20 geschraubt
sind. Der Rahmen ist an jedem Ende unter Realisierung einer Führung in die
Winkelträger 21 montiert,
wobei die Winkelträger an
die Lenkrollen-Tragbasis des Werks (oder einer anderen geeigneten
vorhandenen, nicht dargestellten Konstruktion) montiert sind. Die
Führung
wird durch Federn 22 bereitgestellt, die in Vertiefungen
in den Endblöcken 20 aufgenommen
und durch die Schrauben 74 gesichert werden und in die
vertikalen Schlitze 75 in den Winkelträgern 21 eingreifen.
Der gesamte Rahmen kann durch Hydraulikzylinder (nicht dargestellt)
einige Zoll angehoben und abgesenkt werden, wobei diese Bewegung
dazu dient, entweder die Rolle 9 auf ihre Arbeitslage anzuheben (wo
sie das Band, wie oben beschrieben, ablenkt, um den Umschlingungswinkel θ zu erzeugen)
oder sie in ihre Aufbewahrungsstellung abzusenken (wo sie vollständig vom
Band abgehoben ist).
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Die
Anschlagleiste 72 ist an der Oberseite eines jeden Winkelträgers 21 mit
Schrauben 73 befestigt und es wird eine einstellbare Anschlagschraube 70,
die in die Anschlagleiste eingreift und hinsichtlich ihrer Position
mit Hilfe der Kontermutter 71 festgestellt werden kann,
benutzt, um die Arbeitshöhe
der Rolle 9 einzustellen, wobei der Rahmen durch die Hydraulikzylinder
so lange angehoben wird, bis die Endblöcke 20 an die Anschlagschrauben 70 stoßen.
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Wie
anhand von 4 ersichtlich ist, sind die Gehäuse 23 an
jedem Ende der Rolle 9 mit Hilfe von Schrauben 24 an
den Endblöcken 20 befestigt.
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Die
Stützrollen 12 und 12a und
die Axiallager 61 werden mit Ölnebel geschmiert und dieser
wird, wie es in 3 dargestellt ist, von einer
Quelle durch ein Rohr 31, das an jedem Ende in den Endblock 20 geschraubt
ist, und durch die Verbindungswege 32 und 33 gefördert, um
zu den Axiallagern 61 zu gelangen sowie durch den Verbindungsweg 32,
um zu den Stützwellen 13 zu
gelangen, wo das Öl
durch den axialen Verbindungsweg 34 und den radialen Verbindungsweg 85 hindurchtritt,
um zu den Stützrollen 12, 12a zu
gelangen. Die „V-Ring"-Dichtung 83 wird
eingesetzt, um den Eintritt von externen Fluiden in das Axiallager
zu verhindern und die kleineren „V-Ringe" 84 werden für die Abdichtung
zwischen den Enden der Stützrollenwellen 13 eingesetzt,
um einen durchgehenden Verbindungsweg zu formen, wodurch der Ölnebel auf
den Verbindungsweg 34 begrenzt wird, von dem aus er nur
durch das Hindurchleiten durch den radialen (Umorientierungs-) Verbindungsweg 85 und
in die Stützrollen 12, 12a entweichen
kann. Solche V-Ringe sind im Handel von Unternehmen wie CR Services,
Elgin, IL (USA) und Merkel Corp., Cleveland, OH (USA) erhältlich.
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Das
Erreger-/Signalkabel 80 wird für jede Kraftmesszelle durch
einen Schlitz 86 im Keil 17 und das entsprechende
Loch im Oberteil des Querträgers 18 heruntergeführt. Diese
Kabel werden längs
des hohlen Kerns des Querträgers
und durch das Loch 81 im Endblock 20 geführt und
treten schließlich über die
Rohrleitung 82 aus, die in ein dazu passendes Rohrgewinde
im Endblock 20 geschraubt ist. Die Kabel sind am anderen
Ende der Rohrleitung zur Verstärkung
und Anzeige der Lastsignale mit geeigneter elektrischer und/oder
Computerausrüstung
verbunden.
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Wegen
der kleinen Größe der bei
dieser Erfindung benutzten Vorrichtungen ist es wichtig, sie gegen
eine mögliche
Beschädigung
zu schützen. Deshalb
werden massive Seitenschutzplatten 19 und 19a bereitgestellt,
die mit Schrauben 47 an den Seiten der Querträger 18 befestigt
werden. Eine zusätzliche
Verstärkung
wird durch die Bolzen 41 bereitgestellt, die als Distanzstücke zwischen
den Schutzvorrichtungen 19 und 19a fungieren.
Die Schutzvorrichtungen sind mit Schrauben 42 an den Bolzen
befestigt.
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Um
das Eintreten von Walzöl
zu verhindern, das sich nachteilig auf die Kraftmesszellen 16 auswirken
könnte,
ist der Hohlraum 87, in dem die Kraftmesszellen 16,
die Stützrollen 12 und 12a und
die Träger 14 untergebracht
sind, durch flexible Elastomerbänder 48 abgedichtet,
die an die Oberseiten der Schutzvorrichtungen 19 und 19a mit
Hilfe von Stahlklemmleisten 49 und Schrauben 50 festgeklemmt sind.
Diese Dichtbänder
liegen an der Fläche
der Rolle 9 an und verhindern so das Eintreten von externen Fluiden,
wie z. B. Walzöl,
und dies bei gleichzeitiger Bereitstellung eines Mindestwiderstandes
an der Rolle.
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Weil
dieses Dichtverfahren unvollkommen ist (es ist wichtig, dass es
kleine Spalte 65 zwischen den benachbarten Messringen 11 gibt)
wird der Hohlraum 87 durch Druckluft etwas mit Druck beaufschlagt,
die von einem Ende aus durch den Rohrnippel 35 eingeleitet
wird, der an einem Rohrgewinde im Endblock 20 befestigt
ist, und somit durch das Loch 88 in den Hohlraum 87 eintritt. Diese
geringfügige
Druckbeaufschlagung (in der Größenordnung
von einigen Zoll Wassersäule)
dient dazu, den Eintritt des Walzöls oder sonstiger externer
Schmutzstoffe zu verhindern.
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Es
ist anzumerken, dass die Welle 60 auch eine sicherheitsrelevante
Funktion hat. Im Falle eines Walzfehlers, bei dem das Band reißt und der
vordere Teil des Bandes möglicherweise
die Messrollen 11 mit hoher Geschwindigkeit berühren kann,
obwohl die Messrollen 11 durch die Seitenplatten geschützt sind,
sorgt die Welle 60 für
einen zusätzlichen Schutz,
indem sie die Messrollen 11 zurückhält und damit unterbindet, dass
sie aus der Maschine herausgeschleudert werden.
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Zusammenfassend
kann festgestellt werden, dass zahlreiche Vorteile beschrieben wurden,
die sich aus der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die
zum Zwecke der Illustration und Beschreibung vorgestellt wurde,
ergeben. Eine umfassende Darstellung ist weder beabsichtigt, noch
ist die Erfindung genau auf die offenbarte Form beschränkt.
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Die
Ausführungsform
wurde gewählt
und beschrieben, um am besten die Prinzipien der Erfindung und deren
praktische Anwendung aufzuzeigen, um dadurch einen Durchschnittsfachmann
in die Lage zu versetzen, die Erfindung bestmöglich zu nutzen. Der Schutzbereich
der Erfindung ist durch die Patentansprüche definiert.